تهتز كرة إلى أعلى وإلى أسفل عند طرف نابض مثبت رأسيا. صف تغيرات الطاقة التي تحدث خلال دورة كاملة. وهل تغيرت الطاقة الميكانيكية الكلية~؟
إجابة الطالب المختصرة من خلال موقع بوابة الإجابات هي
تكون طاقة الوضع المرونية عند أسفل الحركة عند قيمتها العظمى، وطاقة الوضع الجاذبية عند قيمتها الصغرى، والطاقة الحركية صفرا. أما عند وضع الاتزان فتكون الطاقة الحركية (KE) عند قيمتها العظمى، وطاقة الوضع المرونية صفرا. أما عند أعلى نقطة في مسار الحركة - لحظة الارتداد إلى أسفل - فتكون الطاقة الحركية (KE) صفرا، وتكون كل من الوضع الجاذبية وطاقة الوضع المرونية عند قيمتها العظمى، وتكون الطاقة الميكانيكية الكلية محفوظة.
بالتأكيد، دعنا نصف تغيرات الطاقة في هذه الحالة.
**تغيرات الطاقة خلال دورة كاملة:**
لنفترض أن الكرة تبدأ دورتها من أقصى نقطة ارتفاع (أعلى نقطة تصل إليها):
1. **أقصى ارتفاع (أعلى نقطة):** في هذه اللحظة، تكون الكرة في أقصى ارتفاع لها، وبالتالي تمتلك أقصى طاقة وضع جاذبية (gravitational potential energy). في الوقت نفسه، يكون النابض في حالة استرخاء أو قليل من التمدد، لذلك تكون طاقة الوضع المرونية (elastic potential energy) في أدنى حالاتها. السرعة هنا تساوي صفراً، لذا فإن الطاقة الحركية (kinetic energy) تساوي صفرًا أيضًا.
2. **أثناء النزول:** تبدأ الكرة بالنزول تحت تأثير الجاذبية. طاقة الوضع الجاذبية تتحول تدريجيًا إلى طاقة حركية، مما يزيد من سرعة الكرة. أيضًا، يبدأ النابض بالانضغاط، لذا تبدأ طاقة الوضع المرونية بالتزايد.
3. **نقطة التوازن (equilibrium point):** هذه هي النقطة التي يكون فيها النابض في وضعه الطبيعي (لا تمدد ولا انضغاط). في هذه اللحظة، تكون طاقة الوضع الجاذبية قد تحولت جزئيًا إلى طاقة حركية وأيضًا إلى طاقة وضع مرونية. تكون السرعة في هذه النقطة هي الأكبر ما يعني أن الطاقة الحركية في أعلى قيمة لها.
4. **أثناء الاستمرار بالنزول:** تستمر الكرة في النزول، مما يزيد من انضغاط النابض. الطاقة الحركية تبدأ في التحول إلى طاقة وضع مرونية في النابض، وتقل سرعة الكرة تدريجيًا.
5. **أدنى نقطة (أقصى انضغاط للنابض):** تصل الكرة إلى أدنى نقطة لها، حيث يكون النابض في أقصى انضغاط. في هذه اللحظة، تكون معظم (أو كل) الطاقة الأصلية للوضع الجاذبية قد تحولت إلى طاقة وضع مرونية في النابض. السرعة هنا تساوي صفرًا، لذا فإن الطاقة الحركية تساوي صفرًا.
6. **أثناء الصعود:** يبدأ النابض في دفع الكرة للأعلى. طاقة الوضع المرونية في النابض تتحول إلى طاقة حركية، مما يزيد من سرعة الكرة. أيضًا، تبدأ الكرة في الارتفاع، لذا تبدأ طاقة الوضع الجاذبية في الزيادة.
7. **العودة إلى نقطة التوازن:** تستمر الكرة في الصعود وتمر بنقطة التوازن مرة أخرى. الطاقة الحركية تكون في أعلى قيمة لها، وطاقة الوضع الجاذبية وطاقة الوضع المرونية تكونان في قيم متوسطة.
8. **العودة إلى أقصى ارتفاع:** تستمر الكرة في الصعود حتى تعود إلى أقصى ارتفاع لها، لتكتمل الدورة.
**هل تغيرت الطاقة الميكانيكية الكلية؟**
* في حالة عدم وجود قوى احتكاك (مثل مقاومة الهواء أو الاحتكاك الداخلي في النابض)، فإن الطاقة الميكانيكية الكلية (مجموع الطاقة الحركية وطاقة الوضع الجاذبية وطاقة الوضع المرونية) **تظل ثابتة**. بمعنى آخر، الطاقة تتحول من شكل إلى آخر، ولكن لا تفقد أو تكتسب.
* في الواقع، توجد دائمًا بعض قوى الاحتكاك. هذه القوى تحول جزءًا من الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية (بسبب الاحتكاك). في هذه الحالة، فإن الطاقة الميكانيكية الكلية **تتناقص تدريجيًا** مع كل دورة، وستتوقف الكرة في النهاية عن الحركة.
آمل أن يكون هذا الشرح واضحًا ومفيدًا!
اذا كان لديك إجابة افضل او هناك خطأ في الإجابة علي سؤال تهتز كرة إلى أعلى وإلى أسفل عند طرف نابض مثبت رأسيا. صف تغيرات الطاقة التي تحدث خلال دورة كاملة. وهل تغيرت الطاقة الميكانيكية الكلية~ اترك تعليق فورآ.
